Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Hydrologcké a hydrotechncké výpočty Obsah výpočtů: Výpočet rovnoměrného a nerovnoměrného proudění v obecných korytech Výpočet výtoku otvorem CN křvky korelace Výpočtový vzorec pro posouzení dmenze potrubí Stuace povodí vodoteče Údaje ČHMÚ Určení korelačního vztahu Výpočet hodnot korelací Kapacta současného zatrubnění Stanovení konsumpční křvky stávajícího zatrubnění a kapactní plnění Stanovení konsumpční křvky zatrubnění a kapactní plnění navrhovaného zatrubnění DN 800 proudění s volnou hladnou Konsumpční křvka zatrubnění DN 800 s volnou hladnou Stanovení kapacty navrhovaného zatrubnění DN 800 tlakové proudění Batygrafcké křvky nádrže stávající poldr I Batygrafcké křvky nádrže stávající nádrž II Veškeré hydrologcké výpočty byly prováděny programy VBS pod Excelem, jejchž je naše frma legálním vlastníkem.
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty V hydrotechnckých výpočtech byly používány následující vzorce a teze : Výpočet rovnoměrného a nerovnoměrného proudění v obecných korytech Postup výpočtu v proflu, který je rozdělený na několk dílčích částí. Pokud by byl profl nedělený, je automatcky postup shodný, pouze s tím rozdílem, že celý profl je tvořen jednou dílčí částí. Zaveďmě tyto ndexy : -tý dílčí projekt j j-tá úsečka omočeného obvodu v dílčím proflu k celkový počet dílčích proflů Výpočtový algortmus nejprve pro zadanou hladnu (resp. pro okamžtou hladnu v každém teračním kroku) nalezne její průsečíky s příslušným, obrysem dílčích proflů a určí pro každý dílčí profl základní geometrcké údaje. B šířka v hladně S průtočná plocha O omočený obvod R hydraulcký poloměr T hloubka těžště dílčího proflu k hladně n = O x e ( n x O ) j j e O O j (omočený obvod) e exponent nabývající hodnoty,2 nebo 3/2 podle n Rychlostní součntel C dle různých autorů (vz dále) B = B, S = S, O = O, K = K Celkové hodnoty n, c c = ( c K ) / K Celková hodnota hloubky těžště průtočné plochy T T = ( T S ) / S Není-l zadán sklon J, především u nerovnoměrného proudění,pak J = Q 2 /K 2 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Rychlost v a průtoky v = c (R J) Q = v S Corolsovo číslo α, Froudovo číslo FR a Boussnesqovo číslo β (vz. dále) Fr α Q gs 2 = 3 b Celková hodnota průtoku Q Q = Q Celkové hodnoty v, α, Fr, β v = ( v K ) / K Fr = ( Fr K ) / K Výpočet rychlostního součntele C možný dle různých autorů Přímé vzorce : - Mannngův vzorec : C 6 = x R n platnost : 0,00 < n 0,3 m < R < 5 m - Pavlovského vzorec : y C = x R n kde y = 2,5 x n 0,3 0,75 x ( n 0.) platnost : 0,00 < n < 0.04 0, m < R < 3 m - Agrosknův vzorec : 0,05643 C = 7,72 x + log R n platnost : 0,009 < n 3
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Nepřímé vzorce : - Strcklerův vzorec : 2, = n 6 k s C 6 = x R n platnost : 4,3 < R /k s < 276 - Martncův vzorec : R C = 7,72 x 0,77 + log d 50 platnost : 0,5 m < R < 2,25 m 0,004m < d 50 < 0,25 m Poznámka : vztah byl odvozen z měření na českých řekách - Mostkovův vzorec : R C = 22 x log k k + 9,5 x R +,5 Program dsponuje třem možnostm aplkace zadání a výpočtů Corolsova čísla alfa. Obecně v jednotlvých proužcích : V = s j n j x x h 2 3 j m Q = ( v s j x h j x B j ) j- Q k = Q v sj = k x v s j α = 3 s u ds 2 v x Q = 3 s u ds 3 v x S v 2 x Q α = Q x v 2 v 3 x S m x j ( d x v x h x B ) sj sj j j 4
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Celoproflová hodnota α se pak vypočte z dílčích hodnot α jako průměr vážený dílčím moduly průtoku K. První metoda - ruční zadávání vz. výše Druhá metoda - alfa svs = Třetí metoda - alfa svs = f (y,n) α sj = h j n x o + 6,2642 x n h 6 j j x + ln z h j 3 dz Výpočet Boussnesqova čísla β β = 2 s u ds 2 v x S = 2 s u ds 3 v x Q tedy β = Q x v m x β = ( β K ) / K j 2 ( β x v x h x B ) sj sj j j 5
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Výpočet výtoku otvorem Úloha výtoku otvorem může mít dvě fyzkální nterpretace, které se v Hydrochecku 2 lší pouze různým vyplněním datové struktury objektu. Jedná se o stěnu napříč tokem a výtok z nádrže. a) Stěna napříč tokem Případ otvoru ve stěně napříč tokem s vyznačením dále používaných velčn znázorňuje obrázek s s 2 v o h h z h a h d δ převýšení dna otvoru nad dnem koryta v hor.proflu /m/ převýšení dna otvoru nad dnem koryta v dol.proflu /m/ přítoková rychlost [m/s] převýšení hladny před otvorem nad jeho dol.okrajem /m/ převýšení hladny za otvorem nad jeho dol. okrajem /m/ převýšení hladny za otvorem nad jeho hor.okrajem /m/ hloubka v korytě za otvorem /m/ úhel mez rovnou otvoru a horzontálou ( 0 δ 90 ) V případě stěny napříč tokem průtočná plocha v proflu nad objektem závsí na hloubce jako u jezů. Přítoková rychlost v o je tudíž jako u jezů buď přesně počítána ze spolupracujícího příčného proflu nad objektem nebo je zadána v o = konst. 6
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty b) Výtok z nádrže Případy výtoku z nádrže stěnou a dnem s vyznačením dále používaných velčn znázorňuje obrázek c pokles úrovně výtoku v důsledku gravtace /m/ V případě výtoku z nádrže je průtočná plocha nad objektem konstantní, daná průřezem nádoby těsně nad výtokem. Přítoková rychlost v o je tudíž počítána z plochy, která je pevně zadána ve formulář. 7
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Matematcké vztahy Řešení výtoku otvorem v Hydrochecku 2 vychází ze vztahu pro element plochy otvoru : dq = (2g) µ v ds h t dq element průtoku [m 3 /s] ds element plochy otvoru [m 2 /s] µ v součntel výtoku h t z z 2 tlaková hloubka /m/ h t = h od + z pro element plochy nezatopený na výtoku h t = h od + z - z 2 pro element plochy zatopený na výtoku hloubka elementu vzhledem k hladně nad výtokem /m/ hloubka elementu vzhledem k hladně pod výtokem /m/ h od rychlostní výška /m/ : h od = α v o 2 /2g v o α přítoková rychlost [m/s] Corolsovo číslo v horním proflu 8
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty " KŘIVKY CN " korelace - Metodka ústavu vědeckotechnckých nformací pro zemědělství 5/992 - Janeček, kde jednotlvé vzorce a nomogramy byly převedeny do matematcké podoby programem Agroprojekce Křvky CN, což s dovoluje zpřesnění výpočtů několkanásobnou terací, přčemž tento program spolupracuje s programem výpočtu proudění otevřeným koryty HYDROCHEK pro stanovení doby doběhu T tc. H s - úhrn přívalové srážky O ph - objem přímého odtoku O ph = 000 P p Ho P - plocha povodí Ho - přímý odtok 2 /HS 0,2 A / Ho = /HS + 0,8 A/ pro HS 0,2 A A - potencální retence A = 25,4 ( 000/CN - 0) I a - počáteční ztráta I a = 0,2 A CN - číslo odtokové křvky CN = f (IPS, hydrolog. vlastnost půdy, porostu, obdělávání) Tc - doba doběhu Tc = Tta + Ttb + Ttc Tta - plošný povrchový odtok Tta = 0,007 (n.l/0,3048) 0,8 / [(H S2 /25,4) 0,5.S 0,4 ] n - součntel drsnost l a - délka proudění H S2 - dvouletý 24 hod. déšť s a-c - hydraulcký sklon povrchu Ttb - soustředěný odtok o malé hloubce Ttb = l/3 600 V l b - délka proudění v b - průměrná rychlost T tc - soustředěný odtok vodotečí v c - průměrná rychlost získána terací na konsump.křvce z programu Hydrocheck l c - délka proudění Q ph - kulmnační průtok Q ph = 0,00043. q ph. P. H o q ph - jednotkový kulmnační průtok z výpočtových nomogramů převedených do jazyka Vsual Basc uzpůsobené pro terační výpočet Hydrogram povodňových vln je sestrojen opět dle Janeček Matula dle jejch jednotkového hydrogramu publkovaného v roce 990. T p kulmnace doba vzestupu povodně H tpden kulmnace srážkový úhrn př k času T p kulmnace Dle publkování v " Metodce - křvky CN " byly hodnoty maxmálních denních úhrnů srážek v mm s pravděpodobností opakování za N roků podle Gumblerovy statstky extrémů dle Šamaje, Valovče, Brázdla 985 převzaty jako vstupy pro výchozí stanc (vz dále výpočet). 9
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Výpočtový vzorec pro posouzení dmenze potrubí Hydraulcké tlakové ztráty jsou počítány dle vzorce Colebrook Whtova, doporučeného pro praktcké použtí ve stokování. Vzorec vyjadřuje součntel tření λ jako funkc Reynoldsova čísla (Re) a poměru absolutní hydraulcké drsnost k vntřnímu průměru potrubí ( k/d) následujícím vztahem : λ 2,5 = 2 log Re λ + k 3,7d Sestavení vzorce umožňuje jeho použtí v celé oblast turbulentního proudění, a to jak pro hydraulcky hladká, tak drsná potrubí. k = 0,8 pro kamennu, k = 2.0 pro beton ν =,4. 0-6 m 2 s - 0
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stuace povodí vodoteče
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Údaje ČHMÚ 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty 3
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty 4
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty URČENÍ KORELAČNÍHO VZTAHU Akce Stude odtokových poměrů vodoteče od Radostovc Analogcké povodí Pravostranný přítok Olešnckého potoka -02-03-052 Plocha povodí,7 N -roků 2 5 0 20 50 00 H maxden [mm] Šamaj 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 Q N [m 3 s - ] HMÚ 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,2 W 00 [m 3 ] HMÚ údaj o povodn W 00 je dán včetně celého hydrogramu 29 500 Povodí k proflu hráze Lčenského rybníku Povodí před výstavbou poldrů VÝPOČET KORELAČNÍCH PARAMETRŮ CN 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, H maxden [mm] 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 H o [mm] 28,5 35,3 45,6 52,9 60,0 68,8 75,7 P [km 2 ],70,70,70,70,70,70,70 T p kulmnace [hod] 3,56 3,52 3,42 3,37 3,32 3,28 3,25 O ph [m 3 ] 48 735 60 362 77 929 90 390 02 684 7 76 29 505 Q ph [m 3 s - ] 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,20 Srážkoměrná stance Kostelec nad Orlcí km 2 Qt - průtok (m 3 s - ) 2,0 0,0 HYDROGRAM POVODŇOVÝCH VLN 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 0,00 2,00 4,00 Hydrogram povodně sestrojen dle jednotkového odvozeného z W00 získaného od HMÚ OSTATNÍ VSTUPNÍ ÚDAJE s a 0,007 l a 00 n 0,060 s b 0,02 l b 480 s c 0,037 l c 2777 Autor a majtel výpočtového programu Program spolupracuje s Hydrocheckem t - čas (hod) 5
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty VÝPOČET HODNOT KORELACÍ Akce Stude odtokových poměrů vodoteče od Radostovc Analogcké povodí Pravostranný přítok Olešnckého potoka -02-03-052 Plocha povodí,7 N -roků 2 5 0 20 50 00 H maxden [mm] Šamaj 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 Q N [m 3 s - ] HMÚ 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,2 W 00 [m 3 ] HMÚ údaj o povodn W 00 je dán včetně celého hydrogramu 29 500 Povodí k proflu hráze poldru Povodí před výstavbou poldrů VYPOČTENÉ HODNOTY KORELAČNÍM VZTAHEM CN 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, H maxden [mm] 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 H o [mm] 28,5 35,3 45,6 52,9 60,0 68,8 75,7 P [km 2 ],580,580,580,580,580,580,580 T p kulmnace [hod] 3,57 3,49 3,40 3,35 3,3 3,28 3,25 O ph [m 3 ] 45 030 55 773 72 005 83 58 94 878 08 767 9 659 Q ph [m 3 s - ] 0,74,46 2,63 3,82 5,27 7,62 9,78 Srážkoměrná stance Kostelec nad Orlcí km 2 Qt - průtok (m 3 s - ) 2,0 0,0 HYDROGRAM POVODŇOVÝCH VLN 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 0,00 2,00 4,00 Hydrogram povodně sestrojen dle jednotkového odvozeného z W00 získaného od HMÚ OSTATNÍ VSTUPNÍ ÚDAJE s a 0,007 l a 00 n 0,060 s b 0,02 l b 480 s c 0,037 l c 2777 Autor a majtel výpočtového programu Program spolupracuje s Hydrocheckem t - čas (hod) 6
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Kapacta současného zatrubnění Profl potrubí dle sdělení obce se jedná v rozhodujícím průřezu o potrubí DN 600 Plnění potrubí je nutno brát pouze kapactní, neboť pak jž dochází k výtoku šachtam. Sklon nvelety zatrubnění je pro potřeby této stude možné odečítat ze sklonu terénu, neboť se dá předpokládat, že hstorcká trasa kanalzace tento kopíruje. Kóta terénu Stančení Sklon m n.m. km 295,23 0,986 295,35 0,2278 4, 296,9 0,2595 26,5 296,32 0,2768 7,5 296,29 0,2959 -,6 296,66 0,3236 3,4 296,73 0,3475 2,9 296,9 0,3652 0,2 296,98 0,3805 4,6 297,8 0,3972 2,0 297,94 0,4098 60,3 297,73 0,427-2,2 297,94 0,4455,4 Z výše uvedené tabulky je možné prohlást jako průměrný mnmální sklon hodnotu 4,6. 7
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení konsumpční křvky stávajícího zatrubnění a kapactní plnění Vypocet ustaleneho rovnomerneho prouden Datum :.2.205 ---------------------------------------- Cas : 20:23:35 Zpracovan souboru : C:\HYDROCH\2\VYPOCTY\LICNO.HC2 proflu : DN600 Podelny sklon koryta : 0.004600 Metoda vypoctu C podle : Mannng(0.039)/Mostkov(0.0) Vypocet prum. drsnost : n^(3/2) Nahradn drsnost vody : 0.000 Alfa metoda : f(h,n) h [m] [m n.m.] Q [m3/s] v [m/s] ------ -------- -------- ------- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.025 0.00 0.306 0.050 0.050 0.005 0.487 0.075 0.075 0.03 0.630 0.00 0.00 0.023 0.755 0.25 0.25 0.037 0.865 0.50 0.50 0.053 0.96 0.75 0.75 0.072.050 0.200 0.200 0.093.28 0.225 0.225 0.6.200 0.250 0.250 0.40.264 0.275 0.275 0.66.322 0.300 0.300 0.93.374 0.325 0.325 0.22.420 0.350 0.350 0.249.460 0.375 0.375 0.276.493 0.400 0.400 0.303.52 0.425 0.425 0.329.542 0.450 0.450 0.353.558 0.475 0.475 0.374.565 0.500 0.500 0.393.566 0.525 0.525 0.407.558 0.550 0.550 0.46.536 0.575 0.575 0.45.494 0.600 0.600 0.39.388 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta současného zatrubnění je 46 ls -, tedy Q kap < Q. 8
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení konsumpční křvky zatrubnění a kapactní plnění navrhovaného zatrubnění DN 800 proudění s volnou hladnou Pro návrh podélného sklonu bude domnantní střední úsek, kde se předpokládá níže uvedený umělý sklon Kóta terénu Stančení Sklon m n.m. km 295,23 0,986 295,35 0,2278 296,9 0,2595 0,7 296,32 0,2768 0,7 296,29 0,2959 0,7 296,66 0,3236 0,7 296,73 0,3475 0,7 296,9 0,3652 0,7 296,98 0,3805 0,7 297,8 0,3972 297,94 0,4098 297,73 0,427 297,94 0,4455 9
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Konsumpční křvka zatrubnění DN 800 s volnou hladnou Vypocet ustaleneho rovnomerneho prouden Datum :.2.205 ---------------------------------------- Cas : 20:38:59 Zpracovan souboru : C:\HYDROCH\2\VYPOCTY\LICNO.HC2 proflu : DN800 Podelny sklon koryta : 0.00700 Metoda vypoctu C podle : Mannng(0.039)/Mostkov(0.0) Vypocet prum. drsnost : n^(3/2) Nahradn drsnost vody : 0.000 Alfa metoda : f(h,n) h [m] [m n.m.] Q [m3/s] v [m/s] ------ -------- -------- ------- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.025 0.002 0.463 0.050 0.050 0.009 0.745 0.075 0.075 0.023 0.973 0.00 0.00 0.042.65 0.25 0.25 0.066.34 0.50 0.50 0.096.497 0.75 0.75 0.32.643 0.200 0.200 0.73.774 0.225 0.225 0.28.899 0.250 0.250 0.268 2.02 0.275 0.275 0.32 2.7 0.300 0.300 0.379 2.26 0.325 0.325 0.439 2.306 0.350 0.350 0.502 2.390 0.375 0.375 0.567 2.467 0.400 0.400 0.634 2.538 0.425 0.425 0.702 2.602 0.450 0.450 0.77 2.66 0.475 0.475 0.839 2.73 0.500 0.500 0.907 2.758 0.525 0.525 0.974 2.798 0.550 0.550.038 2.83 0.575 0.575.00 2.857 0.600 0.600.59 2.878 0.625 0.625.2 2.888 0.650 0.650.260 2.894 0.675 0.675.300 2.887 0.700 0.700.334 2.874 0.725 0.725.355 2.844 0.750 0.750.365 2.80 0.775 0.775.354 2.733 0.800 0.800.293 2.585 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta navrhovaného zatrubnění je 365 ls -, tedy Q kap ~ Q 2. 20
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení kapacty navrhovaného zatrubnění DN 800 Tlakové proudění Pro návrh spádu potrubí je možné vymezt: maxmální hladna v nátoku bude právě v úrovn koruny hráze rybníku ~ 297,90 m n.m. hladna na výtoku bude v úrovn vrchu potrubí v zaústění do příkopu ~ 295,00 m n.m. ZTRÁTY TŘENÍM V POTRUBÍ Lčno Řad číslo DN 800 Průtok na konc řadu ls - Q konec 885,00 Požadovaný odběr v úseku ls - Q 0,00 Průtok na začátku řadu ls- Q dm 885,00 Průměr mm d 800,00 Délka potrubí v m l 246,00 Rychlost v potrubí ms - v 3,75 Sklon tlakové čáry v promlích,800 Tlaková ztráta na řadu v m z 2,903 Kóta terénu na začátku úseku v m H z 297,90 Kóta tlak.čáry na začátku úseku v m H tz 297,90 Tlak v uzlu na začátku řadu v m T z 0,00 Kóta terénu na konc úseku v m H k 295,20 Kóta tlak.čáry na konc úseku v m H tk 295,00 Tlak v uzlu na konc řadu v m T k -0,20 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta navrhovaného zatrubnění je 885 ls -, tedy Q kap Q 2. 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty B A T Y G R A F I C K É K Ř I V K Y N Á D R Ž E akce: SOP Lčno Stávající poldr I Kóta m n.m. 33,0 33,5 34,0 34,5 35,0 35,5 36,0 36,5 37,0 37,5 38,0 Plocha m 2 0 865 30 774 2 257 2 89 3 377 4 03 4 989 5 00 5 300 Objem m 3 0 26 760 53 2 539 3 808 5 357 7 209 9 464 986 4 586 39 plochy v m 2 0 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 38 Objemy Plochy 37 36 35 34 Kóta přelvné hrany bezpečnostního přelvu 36,53 mnm Nadržený objem povodňovévlny 7300 m 3 33 32 0 2 000 4 000 6 000 8 000 0 000 2 000 4 000 6 000 objemy v m 3 kóta hladny v m 22
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty B A T Y G R A F I C K É K Ř I V K Y N Á D R Ž E akce: SOP Lčno Nádrž stávající II Kóta m n.m. 320,5 32,0 32,5 322,0 322,5 Plocha m 2 39 375 35 2 034 2 859 Objem m 3 0 04 535 38 2 605 323 plochy v m 2 0 500 000 500 2 000 2 500 3 000 3 500 322,5 Objemy Plochy 322 32,5 32 320,5 320 Kóta přelvné hrany bezpečnostního přelvu 322,4 mnm Nadržený objem povodňovévlny 70 m 3 kóta hladny v m 0 500 000 500 2 000 2 500 3 000 objemy v m 3 23
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Hydrologcké a hydrotechncké výpočty Obsah výpočtů: Výpočet rovnoměrného a nerovnoměrného proudění v obecných korytech Výpočet výtoku otvorem CN křvky korelace Výpočtový vzorec pro posouzení dmenze potrubí Stuace povodí vodoteče Údaje ČHMÚ Určení korelačního vztahu Výpočet hodnot korelací Kapacta současného zatrubnění Stanovení konsumpční křvky stávajícího zatrubnění a kapactní plnění Stanovení konsumpční křvky zatrubnění a kapactní plnění navrhovaného zatrubnění DN 800 proudění s volnou hladnou Konsumpční křvka zatrubnění DN 800 s volnou hladnou Stanovení kapacty navrhovaného zatrubnění DN 800 tlakové proudění Batygrafcké křvky nádrže stávající poldr I Batygrafcké křvky nádrže stávající nádrž II Veškeré hydrologcké výpočty byly prováděny programy VBS pod Excelem, jejchž je naše frma legálním vlastníkem.
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty V hydrotechnckých výpočtech byly používány následující vzorce a teze : Výpočet rovnoměrného a nerovnoměrného proudění v obecných korytech Postup výpočtu v proflu, který je rozdělený na několk dílčích částí. Pokud by byl profl nedělený, je automatcky postup shodný, pouze s tím rozdílem, že celý profl je tvořen jednou dílčí částí. Zaveďmě tyto ndexy : -tý dílčí projekt j j-tá úsečka omočeného obvodu v dílčím proflu k celkový počet dílčích proflů Výpočtový algortmus nejprve pro zadanou hladnu (resp. pro okamžtou hladnu v každém teračním kroku) nalezne její průsečíky s příslušným, obrysem dílčích proflů a určí pro každý dílčí profl základní geometrcké údaje. B šířka v hladně S průtočná plocha O omočený obvod R hydraulcký poloměr T hloubka těžště dílčího proflu k hladně n = O x e ( n x O ) j j e O O j (omočený obvod) e exponent nabývající hodnoty,2 nebo 3/2 podle n Rychlostní součntel C dle různých autorů (vz dále) B = B, S = S, O = O, K = K Celkové hodnoty n, c c = ( c K ) / K Celková hodnota hloubky těžště průtočné plochy T T = ( T S ) / S Není-l zadán sklon J, především u nerovnoměrného proudění,pak J = Q 2 /K 2 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Rychlost v a průtoky v = c (R J) Q = v S Corolsovo číslo α, Froudovo číslo FR a Boussnesqovo číslo β (vz. dále) Fr α Q gs 2 = 3 b Celková hodnota průtoku Q Q = Q Celkové hodnoty v, α, Fr, β v = ( v K ) / K Fr = ( Fr K ) / K Výpočet rychlostního součntele C možný dle různých autorů Přímé vzorce : - Mannngův vzorec : C 6 = x R n platnost : 0,00 < n 0,3 m < R < 5 m - Pavlovského vzorec : y C = x R n kde y = 2,5 x n 0,3 0,75 x ( n 0.) platnost : 0,00 < n < 0.04 0, m < R < 3 m - Agrosknův vzorec : 0,05643 C = 7,72 x + log R n platnost : 0,009 < n 3
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Nepřímé vzorce : - Strcklerův vzorec : 2, = n 6 k s C = n x R 6 platnost : 4,3 < R /k s < 276 - Martncův vzorec : R C = 7,72 x 0,77 + log d 50 platnost : 0,5 m < R < 2,25 m 0,004m < d 50 < 0,25 m Poznámka : vztah byl odvozen z měření na českých řekách - Mostkovův vzorec : R C = 22 x log k k + 9,5 x R +,5 Program dsponuje třem možnostm aplkace zadání a výpočtů Corolsova čísla alfa. Obecně v jednotlvých proužcích : V = s j n j x x h 2 3 j m Q = ( v s j x h j x B j ) j- Q k = Q v sj = k x v s j α = 3 s u ds 2 v x Q = 3 s u ds 3 v x S v 2 x Q α = Q x v 2 v 3 x S m x j ( d x v x h x B ) sj sj j j 4
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Celoproflová hodnota α se pak vypočte z dílčích hodnot α jako průměr vážený dílčím moduly průtoku K. První metoda - ruční zadávání vz. výše Druhá metoda - alfa svs = Třetí metoda - alfa svs = f (y,n) α sj = h j n x o + 6,2642 x n h 6 j j x + ln z h j 3 dz Výpočet Boussnesqova čísla β β = 2 s u ds 2 v x S = 2 s u ds 3 v x Q tedy β = Q x v m x β = ( β K ) / K j 2 ( β x v x h x B ) sj sj j j 5
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Výpočet výtoku otvorem Úloha výtoku otvorem může mít dvě fyzkální nterpretace, které se v Hydrochecku 2 lší pouze různým vyplněním datové struktury objektu. Jedná se o stěnu napříč tokem a výtok z nádrže. a) Stěna napříč tokem Případ otvoru ve stěně napříč tokem s vyznačením dále používaných velčn znázorňuje obrázek s s 2 v o h h z h a h d δ převýšení dna otvoru nad dnem koryta v hor.proflu /m/ převýšení dna otvoru nad dnem koryta v dol.proflu /m/ přítoková rychlost [m/s] převýšení hladny před otvorem nad jeho dol.okrajem /m/ převýšení hladny za otvorem nad jeho dol. okrajem /m/ převýšení hladny za otvorem nad jeho hor.okrajem /m/ hloubka v korytě za otvorem /m/ úhel mez rovnou otvoru a horzontálou ( 0 δ 90 ) V případě stěny napříč tokem průtočná plocha v proflu nad objektem závsí na hloubce jako u jezů. Přítoková rychlost v o je tudíž jako u jezů buď přesně počítána ze spolupracujícího příčného proflu nad objektem nebo je zadána v o = konst. 6
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty b) Výtok z nádrže Případy výtoku z nádrže stěnou a dnem s vyznačením dále používaných velčn znázorňuje obrázek c pokles úrovně výtoku v důsledku gravtace /m/ V případě výtoku z nádrže je průtočná plocha nad objektem konstantní, daná průřezem nádoby těsně nad výtokem. Přítoková rychlost v o je tudíž počítána z plochy, která je pevně zadána ve formulář. 7
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Matematcké vztahy Řešení výtoku otvorem v Hydrochecku 2 vychází ze vztahu pro element plochy otvoru : dq = (2g) µ v ds h t dq element průtoku [m 3 /s] ds element plochy otvoru [m 2 /s] µ v součntel výtoku h t z z 2 tlaková hloubka /m/ h t = h od + z pro element plochy nezatopený na výtoku h t = h od + z - z 2 pro element plochy zatopený na výtoku hloubka elementu vzhledem k hladně nad výtokem /m/ hloubka elementu vzhledem k hladně pod výtokem /m/ h od rychlostní výška /m/ : h od = α v o 2 /2g v o α přítoková rychlost [m/s] Corolsovo číslo v horním proflu 8
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty " KŘIVKY CN " korelace - Metodka ústavu vědeckotechnckých nformací pro zemědělství 5/992 - Janeček, kde jednotlvé vzorce a nomogramy byly převedeny do matematcké podoby programem Agroprojekce Křvky CN, což s dovoluje zpřesnění výpočtů několkanásobnou terací, přčemž tento program spolupracuje s programem výpočtu proudění otevřeným koryty HYDROCHEK pro stanovení doby doběhu T tc. H s - úhrn přívalové srážky O ph - objem přímého odtoku O ph = 000 P p Ho P - plocha povodí Ho - přímý odtok 2 /HS 0,2 A / Ho = /HS + 0,8 A/ pro HS 0,2 A A - potencální retence A = 25,4 ( 000/CN - 0) I a - počáteční ztráta I a = 0,2 A CN - číslo odtokové křvky CN = f (IPS, hydrolog. vlastnost půdy, porostu, obdělávání) Tc - doba doběhu Tc = Tta + Ttb + Ttc Tta - plošný povrchový odtok Tta = 0,007 (n.l/0,3048) 0,8 / [(H S2 /25,4) 0,5.S 0,4 ] n - součntel drsnost l a - délka proudění H S2 - dvouletý 24 hod. déšť s a-c - hydraulcký sklon povrchu Ttb - soustředěný odtok o malé hloubce Ttb = l/3 600 V l b - délka proudění v b - průměrná rychlost T tc - soustředěný odtok vodotečí v c - průměrná rychlost získána terací na konsump.křvce z programu Hydrocheck l c - délka proudění Q ph - kulmnační průtok Q ph = 0,00043. q ph. P. H o q ph - jednotkový kulmnační průtok z výpočtových nomogramů převedených do jazyka Vsual Basc uzpůsobené pro terační výpočet Hydrogram povodňových vln je sestrojen opět dle Janeček Matula dle jejch jednotkového hydrogramu publkovaného v roce 990. T p kulmnace doba vzestupu povodně H tpden kulmnace srážkový úhrn př k času T p kulmnace Dle publkování v " Metodce - křvky CN " byly hodnoty maxmálních denních úhrnů srážek v mm s pravděpodobností opakování za N roků podle Gumblerovy statstky extrémů dle Šamaje, Valovče, Brázdla 985 převzaty jako vstupy pro výchozí stanc (vz dále výpočet). 9
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Výpočtový vzorec pro posouzení dmenze potrubí Hydraulcké tlakové ztráty jsou počítány dle vzorce Colebrook Whtova, doporučeného pro praktcké použtí ve stokování. Vzorec vyjadřuje součntel tření λ jako funkc Reynoldsova čísla (Re) a poměru absolutní hydraulcké drsnost k vntřnímu průměru potrubí ( k/d) následujícím vztahem : λ 2,5 = 2 log Re λ + k 3,7d Sestavení vzorce umožňuje jeho použtí v celé oblast turbulentního proudění, a to jak pro hydraulcky hladká, tak drsná potrubí. k = 0,8 pro kamennu, k = 2.0 pro beton ν =,4. 0-6 m 2 s - 0
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stuace povodí vodoteče
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Údaje ČHMÚ 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty 3
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty 4
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty URČENÍ KORELAČNÍHO VZTAHU Akce Stude odtokových poměrů vodoteče od Radostovc Analogcké povodí Pravostranný přítok Olešnckého potoka -02-03-052 Plocha povodí,7 N -roků 2 5 0 20 50 00 H maxden [mm] Šamaj 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 Q N [m 3 s - ] HMÚ 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,2 W 00 [m 3 ] HMÚ údaj o povodn W 00 je dán včetně celého hydrogramu 29 500 Povodí k proflu hráze Lčenského rybníku Povodí před výstavbou poldrů VÝPOČET KORELAČNÍCH PARAMETRŮ CN 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, H maxden [mm] 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 H o [mm] 28,5 35,3 45,6 52,9 60,0 68,8 75,7 P [km 2 ],70,70,70,70,70,70,70 T p kulmnace [hod] 3,56 3,52 3,42 3,37 3,32 3,28 3,25 O ph [m 3 ] 48 735 60 362 77 929 90 390 02 684 7 76 29 505 Q ph [m 3 s - ] 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,20 Srážkoměrná stance Kostelec nad Orlcí km 2 Qt - průtok (m 3 s - ) 2,0 0,0 HYDROGRAM POVODŇOVÝCH VLN 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 0,00 2,00 4,00 Hydrogram povodně sestrojen dle jednotkového odvozeného z W00 získaného od HMÚ OSTATNÍ VSTUPNÍ ÚDAJE s a 0,007 l a 00 n 0,060 s b 0,02 l b 480 s c 0,037 l c 2777 Autor a majtel výpočtového programu Program spolupracuje s Hydrocheckem t - čas (hod) 5
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty VÝPOČET HODNOT KORELACÍ Akce Stude odtokových poměrů vodoteče od Radostovc Analogcké povodí Pravostranný přítok Olešnckého potoka -02-03-052 Plocha povodí,7 N -roků 2 5 0 20 50 00 H maxden [mm] Šamaj 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 Q N [m 3 s - ] HMÚ 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,2 W 00 [m 3 ] HMÚ údaj o povodn W 00 je dán včetně celého hydrogramu 29 500 Povodí k proflu hráze poldru Povodí před výstavbou poldrů VYPOČTENÉ HODNOTY KORELAČNÍM VZTAHEM CN 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, H maxden [mm] 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 H o [mm] 28,5 35,3 45,6 52,9 60,0 68,8 75,7 P [km 2 ],580,580,580,580,580,580,580 T p kulmnace [hod] 3,57 3,49 3,40 3,35 3,3 3,28 3,25 O ph [m 3 ] 45 030 55 773 72 005 83 58 94 878 08 767 9 659 Q ph [m 3 s - ] 0,74,46 2,63 3,82 5,27 7,62 9,78 Srážkoměrná stance Kostelec nad Orlcí km 2 Qt - průtok (m 3 s - ) 2,0 0,0 HYDROGRAM POVODŇOVÝCH VLN 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 0,00 2,00 4,00 Hydrogram povodně sestrojen dle jednotkového odvozeného z W00 získaného od HMÚ OSTATNÍ VSTUPNÍ ÚDAJE s a 0,007 l a 00 n 0,060 s b 0,02 l b 480 s c 0,037 l c 2777 Autor a majtel výpočtového programu Program spolupracuje s Hydrocheckem t - čas (hod) 6
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Kapacta současného zatrubnění Profl potrubí dle sdělení obce se jedná v rozhodujícím průřezu o potrubí DN 600 Plnění potrubí je nutno brát pouze kapactní, neboť pak jž dochází k výtoku šachtam. Sklon nvelety zatrubnění je pro potřeby této stude možné odečítat ze sklonu terénu, neboť se dá předpokládat, že hstorcká trasa kanalzace tento kopíruje. Kóta terénu Stančení Sklon m n.m. km 295,23 0,986 295,35 0,2278 4, 296,9 0,2595 26,5 296,32 0,2768 7,5 296,29 0,2959 -,6 296,66 0,3236 3,4 296,73 0,3475 2,9 296,9 0,3652 0,2 296,98 0,3805 4,6 297,8 0,3972 2,0 297,94 0,4098 60,3 297,73 0,427-2,2 297,94 0,4455,4 Z výše uvedené tabulky je možné prohlást jako průměrný mnmální sklon hodnotu 4,6. 7
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení konsumpční křvky stávajícího zatrubnění a kapactní plnění Vypocet ustaleneho rovnomerneho prouden Datum :.2.205 ---------------------------------------- Cas : 20:23:35 Zpracovan souboru : C:\HYDROCH\2\VYPOCTY\LICNO.HC2 proflu : DN600 Podelny sklon koryta : 0.004600 Metoda vypoctu C podle : Mannng(0.039)/Mostkov(0.0) Vypocet prum. drsnost : n^(3/2) Nahradn drsnost vody : 0.000 Alfa metoda : f(h,n) h [m] [m n.m.] Q [m3/s] v [m/s] ------ -------- -------- ------- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.025 0.00 0.306 0.050 0.050 0.005 0.487 0.075 0.075 0.03 0.630 0.00 0.00 0.023 0.755 0.25 0.25 0.037 0.865 0.50 0.50 0.053 0.96 0.75 0.75 0.072.050 0.200 0.200 0.093.28 0.225 0.225 0.6.200 0.250 0.250 0.40.264 0.275 0.275 0.66.322 0.300 0.300 0.93.374 0.325 0.325 0.22.420 0.350 0.350 0.249.460 0.375 0.375 0.276.493 0.400 0.400 0.303.52 0.425 0.425 0.329.542 0.450 0.450 0.353.558 0.475 0.475 0.374.565 0.500 0.500 0.393.566 0.525 0.525 0.407.558 0.550 0.550 0.46.536 0.575 0.575 0.45.494 0.600 0.600 0.39.388 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta současného zatrubnění je 46 ls -, tedy Q kap < Q. 8
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení konsumpční křvky zatrubnění a kapactní plnění navrhovaného zatrubnění DN 800 proudění s volnou hladnou Pro návrh podélného sklonu bude domnantní střední úsek, kde se předpokládá níže uvedený umělý sklon Kóta terénu Stančení Sklon m n.m. km 295,23 0,986 295,35 0,2278 296,9 0,2595 0,7 296,32 0,2768 0,7 296,29 0,2959 0,7 296,66 0,3236 0,7 296,73 0,3475 0,7 296,9 0,3652 0,7 296,98 0,3805 0,7 297,8 0,3972 297,94 0,4098 297,73 0,427 297,94 0,4455 9
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Konsumpční křvka zatrubnění DN 800 s volnou hladnou Vypocet ustaleneho rovnomerneho prouden Datum :.2.205 ---------------------------------------- Cas : 20:38:59 Zpracovan souboru : C:\HYDROCH\2\VYPOCTY\LICNO.HC2 proflu : DN800 Podelny sklon koryta : 0.00700 Metoda vypoctu C podle : Mannng(0.039)/Mostkov(0.0) Vypocet prum. drsnost : n^(3/2) Nahradn drsnost vody : 0.000 Alfa metoda : f(h,n) h [m] [m n.m.] Q [m3/s] v [m/s] ------ -------- -------- ------- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.025 0.002 0.463 0.050 0.050 0.009 0.745 0.075 0.075 0.023 0.973 0.00 0.00 0.042.65 0.25 0.25 0.066.34 0.50 0.50 0.096.497 0.75 0.75 0.32.643 0.200 0.200 0.73.774 0.225 0.225 0.28.899 0.250 0.250 0.268 2.02 0.275 0.275 0.32 2.7 0.300 0.300 0.379 2.26 0.325 0.325 0.439 2.306 0.350 0.350 0.502 2.390 0.375 0.375 0.567 2.467 0.400 0.400 0.634 2.538 0.425 0.425 0.702 2.602 0.450 0.450 0.77 2.66 0.475 0.475 0.839 2.73 0.500 0.500 0.907 2.758 0.525 0.525 0.974 2.798 0.550 0.550.038 2.83 0.575 0.575.00 2.857 0.600 0.600.59 2.878 0.625 0.625.2 2.888 0.650 0.650.260 2.894 0.675 0.675.300 2.887 0.700 0.700.334 2.874 0.725 0.725.355 2.844 0.750 0.750.365 2.80 0.775 0.775.354 2.733 0.800 0.800.293 2.585 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta navrhovaného zatrubnění je 365 ls -, tedy Q kap ~ Q 2. 20
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení kapacty navrhovaného zatrubnění DN 800 Tlakové proudění Pro návrh spádu potrubí je možné vymezt: maxmální hladna v nátoku bude právě v úrovn koruny hráze rybníku ~ 297,90 m n.m. hladna na výtoku bude v úrovn vrchu potrubí v zaústění do příkopu ~ 295,00 m n.m. ZTRÁTY TŘENÍM V POTRUBÍ Lčno Řad číslo DN 800 Průtok na konc řadu ls - Q konec 885,00 Požadovaný odběr v úseku ls - Q 0,00 Průtok na začátku řadu ls- Q dm 885,00 Průměr mm d 800,00 Délka potrubí v m l 246,00 Rychlost v potrubí ms - v 3,75 Sklon tlakové čáry v promlích,800 Tlaková ztráta na řadu v m z 2,903 Kóta terénu na začátku úseku v m H z 297,90 Kóta tlak.čáry na začátku úseku v m H tz 297,90 Tlak v uzlu na začátku řadu v m T z 0,00 Kóta terénu na konc úseku v m H k 295,20 Kóta tlak.čáry na konc úseku v m H tk 295,00 Tlak v uzlu na konc řadu v m T k -0,20 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta navrhovaného zatrubnění je 885 ls -, tedy Q kap Q 2. 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty B A T Y G R A F I C K É K Ř I V K Y N Á D R Ž E akce: SOP Lčno Stávající poldr I Kóta m n.m. 33,0 33,5 34,0 34,5 35,0 35,5 36,0 36,5 37,0 37,5 38,0 Plocha m 2 0 865 30 774 2 257 2 89 3 377 4 03 4 989 5 00 5 300 Objem m 3 0 26 760 53 2 539 3 808 5 357 7 209 9 464 986 4 586 39 plochy v m 2 0 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 38 Objemy Plochy 37 36 35 34 Kóta přelvné hrany bezpečnostního přelvu 36,53 mnm Nadržený objem povodňovévlny 7300 m 3 33 32 0 2 000 4 000 6 000 8 000 0 000 2 000 4 000 6 000 objemy v m 3 kóta hladny v m 22
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty B A T Y G R A F I C K É K Ř I V K Y N Á D R Ž E akce: SOP Lčno Nádrž stávající II Kóta m n.m. 320,5 32,0 32,5 322,0 322,5 Plocha m 2 39 375 35 2 034 2 859 Objem m 3 0 04 535 38 2 605 323 plochy v m 2 0 500 000 500 2 000 2 500 3 000 3 500 322,5 Objemy Plochy 322 32,5 32 320,5 320 Kóta přelvné hrany bezpečnostního přelvu 322,4 mnm Nadržený objem povodňovévlny 70 m 3 kóta hladny v m 0 500 000 500 2 000 2 500 3 000 objemy v m 3 23
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Hydrologcké a hydrotechncké výpočty Obsah výpočtů: Výpočet rovnoměrného a nerovnoměrného proudění v obecných korytech Výpočet výtoku otvorem CN křvky korelace Výpočtový vzorec pro posouzení dmenze potrubí Stuace povodí vodoteče Údaje ČHMÚ Určení korelačního vztahu Výpočet hodnot korelací Kapacta současného zatrubnění Stanovení konsumpční křvky stávajícího zatrubnění a kapactní plnění Stanovení konsumpční křvky zatrubnění a kapactní plnění navrhovaného zatrubnění DN 800 proudění s volnou hladnou Konsumpční křvka zatrubnění DN 800 s volnou hladnou Stanovení kapacty navrhovaného zatrubnění DN 800 tlakové proudění Batygrafcké křvky nádrže stávající poldr I Batygrafcké křvky nádrže stávající nádrž II Veškeré hydrologcké výpočty byly prováděny programy VBS pod Excelem, jejchž je naše frma legálním vlastníkem.
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty V hydrotechnckých výpočtech byly používány následující vzorce a teze : Výpočet rovnoměrného a nerovnoměrného proudění v obecných korytech Postup výpočtu v proflu, který je rozdělený na několk dílčích částí. Pokud by byl profl nedělený, je automatcky postup shodný, pouze s tím rozdílem, že celý profl je tvořen jednou dílčí částí. Zaveďmě tyto ndexy : -tý dílčí projekt j j-tá úsečka omočeného obvodu v dílčím proflu k celkový počet dílčích proflů Výpočtový algortmus nejprve pro zadanou hladnu (resp. pro okamžtou hladnu v každém teračním kroku) nalezne její průsečíky s příslušným, obrysem dílčích proflů a určí pro každý dílčí profl základní geometrcké údaje. B šířka v hladně S průtočná plocha O omočený obvod R hydraulcký poloměr T hloubka těžště dílčího proflu k hladně n = O x e ( n x O ) j j e O O j (omočený obvod) e exponent nabývající hodnoty,2 nebo 3/2 podle n Rychlostní součntel C dle různých autorů (vz dále) B = B, S = S, O = O, K = K Celkové hodnoty n, c c = ( c K ) / K Celková hodnota hloubky těžště průtočné plochy T T = ( T S ) / S Není-l zadán sklon J, především u nerovnoměrného proudění,pak J = Q 2 /K 2 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Rychlost v a průtoky v = c (R J) Q = v S Corolsovo číslo α, Froudovo číslo FR a Boussnesqovo číslo β (vz. dále) Fr α Q gs 2 = 3 b Celková hodnota průtoku Q Q = Q Celkové hodnoty v, α, Fr, β v = ( v K ) / K Fr = ( Fr K ) / K Výpočet rychlostního součntele C možný dle různých autorů Přímé vzorce : - Mannngův vzorec : C 6 = x R n platnost : 0,00 < n 0,3 m < R < 5 m - Pavlovského vzorec : y C = x R n kde y = 2,5 x n 0,3 0,75 x ( n 0.) platnost : 0,00 < n < 0.04 0, m < R < 3 m - Agrosknův vzorec : 0,05643 C = 7,72 x + log R n platnost : 0,009 < n 3
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Nepřímé vzorce : - Strcklerův vzorec : 2, = n 6 k s C = n x R 6 platnost : 4,3 < R /k s < 276 - Martncův vzorec : R C = 7,72 x 0,77 + log d 50 platnost : 0,5 m < R < 2,25 m 0,004m < d 50 < 0,25 m Poznámka : vztah byl odvozen z měření na českých řekách - Mostkovův vzorec : R C = 22 x log k k + 9,5 x R +,5 Program dsponuje třem možnostm aplkace zadání a výpočtů Corolsova čísla alfa. Obecně v jednotlvých proužcích : V = s j n j x x h 2 3 j m Q = ( v s j x h j x B j ) j- Q k = Q v sj = k x v s j α = 3 s u ds 2 v x Q = 3 s u ds 3 v x S v 2 x Q α = Q x v 2 v 3 x S m x j ( d x v x h x B ) sj sj j j 4
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Celoproflová hodnota α se pak vypočte z dílčích hodnot α jako průměr vážený dílčím moduly průtoku K. První metoda - ruční zadávání vz. výše Druhá metoda - alfa svs = Třetí metoda - alfa svs = f (y,n) α sj = h j n x o + 6,2642 x n h 6 j j x + ln z h j 3 dz Výpočet Boussnesqova čísla β β = 2 s u ds 2 v x S = 2 s u ds 3 v x Q tedy β = Q x v m x β = ( β K ) / K j 2 ( β x v x h x B ) sj sj j j 5
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Výpočet výtoku otvorem Úloha výtoku otvorem může mít dvě fyzkální nterpretace, které se v Hydrochecku 2 lší pouze různým vyplněním datové struktury objektu. Jedná se o stěnu napříč tokem a výtok z nádrže. a) Stěna napříč tokem Případ otvoru ve stěně napříč tokem s vyznačením dále používaných velčn znázorňuje obrázek s s 2 v o h h z h a h d δ převýšení dna otvoru nad dnem koryta v hor.proflu /m/ převýšení dna otvoru nad dnem koryta v dol.proflu /m/ přítoková rychlost [m/s] převýšení hladny před otvorem nad jeho dol.okrajem /m/ převýšení hladny za otvorem nad jeho dol. okrajem /m/ převýšení hladny za otvorem nad jeho hor.okrajem /m/ hloubka v korytě za otvorem /m/ úhel mez rovnou otvoru a horzontálou ( 0 δ 90 ) V případě stěny napříč tokem průtočná plocha v proflu nad objektem závsí na hloubce jako u jezů. Přítoková rychlost v o je tudíž jako u jezů buď přesně počítána ze spolupracujícího příčného proflu nad objektem nebo je zadána v o = konst. 6
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty b) Výtok z nádrže Případy výtoku z nádrže stěnou a dnem s vyznačením dále používaných velčn znázorňuje obrázek c pokles úrovně výtoku v důsledku gravtace /m/ V případě výtoku z nádrže je průtočná plocha nad objektem konstantní, daná průřezem nádoby těsně nad výtokem. Přítoková rychlost v o je tudíž počítána z plochy, která je pevně zadána ve formulář. 7
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Matematcké vztahy Řešení výtoku otvorem v Hydrochecku 2 vychází ze vztahu pro element plochy otvoru : dq = (2g) µ v ds h t dq element průtoku [m 3 /s] ds element plochy otvoru [m 2 /s] µ v součntel výtoku h t z z 2 tlaková hloubka /m/ h t = h od + z pro element plochy nezatopený na výtoku h t = h od + z - z 2 pro element plochy zatopený na výtoku hloubka elementu vzhledem k hladně nad výtokem /m/ hloubka elementu vzhledem k hladně pod výtokem /m/ h od rychlostní výška /m/ : h od = α v o 2 /2g v o α přítoková rychlost [m/s] Corolsovo číslo v horním proflu 8
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty " KŘIVKY CN " korelace - Metodka ústavu vědeckotechnckých nformací pro zemědělství 5/992 - Janeček, kde jednotlvé vzorce a nomogramy byly převedeny do matematcké podoby programem Agroprojekce Křvky CN, což s dovoluje zpřesnění výpočtů několkanásobnou terací, přčemž tento program spolupracuje s programem výpočtu proudění otevřeným koryty HYDROCHEK pro stanovení doby doběhu T tc. H s - úhrn přívalové srážky O ph - objem přímého odtoku O ph = 000 P p Ho P - plocha povodí Ho - přímý odtok 2 /HS 0,2 A / Ho = /HS + 0,8 A/ pro HS 0,2 A A - potencální retence A = 25,4 ( 000/CN - 0) I a - počáteční ztráta I a = 0,2 A CN - číslo odtokové křvky CN = f (IPS, hydrolog. vlastnost půdy, porostu, obdělávání) Tc - doba doběhu Tc = Tta + Ttb + Ttc Tta - plošný povrchový odtok Tta = 0,007 (n.l/0,3048) 0,8 / [(H S2 /25,4) 0,5.S 0,4 ] n - součntel drsnost l a - délka proudění H S2 - dvouletý 24 hod. déšť s a-c - hydraulcký sklon povrchu Ttb - soustředěný odtok o malé hloubce Ttb = l/3 600 V l b - délka proudění v b - průměrná rychlost T tc - soustředěný odtok vodotečí v c - průměrná rychlost získána terací na konsump.křvce z programu Hydrocheck l c - délka proudění Q ph - kulmnační průtok Q ph = 0,00043. q ph. P. H o q ph - jednotkový kulmnační průtok z výpočtových nomogramů převedených do jazyka Vsual Basc uzpůsobené pro terační výpočet Hydrogram povodňových vln je sestrojen opět dle Janeček Matula dle jejch jednotkového hydrogramu publkovaného v roce 990. T p kulmnace doba vzestupu povodně H tpden kulmnace srážkový úhrn př k času T p kulmnace Dle publkování v " Metodce - křvky CN " byly hodnoty maxmálních denních úhrnů srážek v mm s pravděpodobností opakování za N roků podle Gumblerovy statstky extrémů dle Šamaje, Valovče, Brázdla 985 převzaty jako vstupy pro výchozí stanc (vz dále výpočet). 9
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Výpočtový vzorec pro posouzení dmenze potrubí Hydraulcké tlakové ztráty jsou počítány dle vzorce Colebrook Whtova, doporučeného pro praktcké použtí ve stokování. Vzorec vyjadřuje součntel tření λ jako funkc Reynoldsova čísla (Re) a poměru absolutní hydraulcké drsnost k vntřnímu průměru potrubí ( k/d) následujícím vztahem : λ 2,5 = 2 log Re λ + k 3,7d Sestavení vzorce umožňuje jeho použtí v celé oblast turbulentního proudění, a to jak pro hydraulcky hladká, tak drsná potrubí. k = 0,8 pro kamennu, k = 2.0 pro beton ν =,4. 0-6 m 2 s - 0
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stuace povodí vodoteče
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Údaje ČHMÚ 2
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty 3
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty 4
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty URČENÍ KORELAČNÍHO VZTAHU Akce Stude odtokových poměrů vodoteče od Radostovc Analogcké povodí Pravostranný přítok Olešnckého potoka -02-03-052 Plocha povodí,7 N -roků 2 5 0 20 50 00 H maxden [mm] Šamaj 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 Q N [m 3 s - ] HMÚ 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,2 W 00 [m 3 ] HMÚ údaj o povodn W 00 je dán včetně celého hydrogramu 29 500 Povodí k proflu hráze Lčenského rybníku Povodí před výstavbou poldrů VÝPOČET KORELAČNÍCH PARAMETRŮ CN 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, H maxden [mm] 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 H o [mm] 28,5 35,3 45,6 52,9 60,0 68,8 75,7 P [km 2 ],70,70,70,70,70,70,70 T p kulmnace [hod] 3,56 3,52 3,42 3,37 3,32 3,28 3,25 O ph [m 3 ] 48 735 60 362 77 929 90 390 02 684 7 76 29 505 Q ph [m 3 s - ] 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,20 Srážkoměrná stance Kostelec nad Orlcí km 2 Qt - průtok (m 3 s - ) 2,0 0,0 HYDROGRAM POVODŇOVÝCH VLN 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 0,00 2,00 4,00 Hydrogram povodně sestrojen dle jednotkového odvozeného z W00 získaného od HMÚ OSTATNÍ VSTUPNÍ ÚDAJE s a 0,007 l a 00 n 0,060 s b 0,02 l b 480 s c 0,037 l c 2777 Autor a majtel výpočtového programu Program spolupracuje s Hydrocheckem t - čas (hod) 5
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty VÝPOČET HODNOT KORELACÍ Akce Stude odtokových poměrů vodoteče od Radostovc Analogcké povodí Pravostranný přítok Olešnckého potoka -02-03-052 Plocha povodí,7 N -roků 2 5 0 20 50 00 H maxden [mm] Šamaj 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 Q N [m 3 s - ] HMÚ 0,86,5 2,73 3,97 5,48 7,94 0,2 W 00 [m 3 ] HMÚ údaj o povodn W 00 je dán včetně celého hydrogramu 29 500 Povodí k proflu hráze poldru Povodí před výstavbou poldrů VYPOČTENÉ HODNOTY KORELAČNÍM VZTAHEM CN 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, H maxden [mm] 3, 37,9 48,2 55,5 62,7 7,5 78,4 H o [mm] 28,5 35,3 45,6 52,9 60,0 68,8 75,7 P [km 2 ],580,580,580,580,580,580,580 T p kulmnace [hod] 3,57 3,49 3,40 3,35 3,3 3,28 3,25 O ph [m 3 ] 45 030 55 773 72 005 83 58 94 878 08 767 9 659 Q ph [m 3 s - ] 0,74,46 2,63 3,82 5,27 7,62 9,78 Srážkoměrná stance Kostelec nad Orlcí km 2 Qt - průtok (m 3 s - ) 2,0 0,0 HYDROGRAM POVODŇOVÝCH VLN 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 0,00 2,00 4,00 Hydrogram povodně sestrojen dle jednotkového odvozeného z W00 získaného od HMÚ OSTATNÍ VSTUPNÍ ÚDAJE s a 0,007 l a 00 n 0,060 s b 0,02 l b 480 s c 0,037 l c 2777 Autor a majtel výpočtového programu Program spolupracuje s Hydrocheckem t - čas (hod) 6
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Kapacta současného zatrubnění Profl potrubí dle sdělení obce se jedná v rozhodujícím průřezu o potrubí DN 600 Plnění potrubí je nutno brát pouze kapactní, neboť pak jž dochází k výtoku šachtam. Sklon nvelety zatrubnění je pro potřeby této stude možné odečítat ze sklonu terénu, neboť se dá předpokládat, že hstorcká trasa kanalzace tento kopíruje. Kóta terénu Stančení Sklon m n.m. km 295,23 0,986 295,35 0,2278 4, 296,9 0,2595 26,5 296,32 0,2768 7,5 296,29 0,2959 -,6 296,66 0,3236 3,4 296,73 0,3475 2,9 296,9 0,3652 0,2 296,98 0,3805 4,6 297,8 0,3972 2,0 297,94 0,4098 60,3 297,73 0,427-2,2 297,94 0,4455,4 Z výše uvedené tabulky je možné prohlást jako průměrný mnmální sklon hodnotu 4,6. 7
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení konsumpční křvky stávajícího zatrubnění a kapactní plnění Vypocet ustaleneho rovnomerneho prouden Datum :.2.205 ---------------------------------------- Cas : 20:23:35 Zpracovan souboru : C:\HYDROCH\2\VYPOCTY\LICNO.HC2 proflu : DN600 Podelny sklon koryta : 0.004600 Metoda vypoctu C podle : Mannng(0.039)/Mostkov(0.0) Vypocet prum. drsnost : n^(3/2) Nahradn drsnost vody : 0.000 Alfa metoda : f(h,n) h [m] [m n.m.] Q [m3/s] v [m/s] ------ -------- -------- ------- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.025 0.00 0.306 0.050 0.050 0.005 0.487 0.075 0.075 0.03 0.630 0.00 0.00 0.023 0.755 0.25 0.25 0.037 0.865 0.50 0.50 0.053 0.96 0.75 0.75 0.072.050 0.200 0.200 0.093.28 0.225 0.225 0.6.200 0.250 0.250 0.40.264 0.275 0.275 0.66.322 0.300 0.300 0.93.374 0.325 0.325 0.22.420 0.350 0.350 0.249.460 0.375 0.375 0.276.493 0.400 0.400 0.303.52 0.425 0.425 0.329.542 0.450 0.450 0.353.558 0.475 0.475 0.374.565 0.500 0.500 0.393.566 0.525 0.525 0.407.558 0.550 0.550 0.46.536 0.575 0.575 0.45.494 0.600 0.600 0.39.388 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta současného zatrubnění je 46 ls -, tedy Q kap < Q. 8
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Stanovení konsumpční křvky zatrubnění a kapactní plnění navrhovaného zatrubnění DN 800 proudění s volnou hladnou Pro návrh podélného sklonu bude domnantní střední úsek, kde se předpokládá níže uvedený umělý sklon Kóta terénu Stančení Sklon m n.m. km 295,23 0,986 295,35 0,2278 296,9 0,2595 0,7 296,32 0,2768 0,7 296,29 0,2959 0,7 296,66 0,3236 0,7 296,73 0,3475 0,7 296,9 0,3652 0,7 296,98 0,3805 0,7 297,8 0,3972 297,94 0,4098 297,73 0,427 297,94 0,4455 9
Akce : Stude odtokových poměrů pro údolí od Radostova po Olešncký potok - hydrovýpočty Konsumpční křvka zatrubnění DN 800 s volnou hladnou Vypocet ustaleneho rovnomerneho prouden Datum :.2.205 ---------------------------------------- Cas : 20:38:59 Zpracovan souboru : C:\HYDROCH\2\VYPOCTY\LICNO.HC2 proflu : DN800 Podelny sklon koryta : 0.00700 Metoda vypoctu C podle : Mannng(0.039)/Mostkov(0.0) Vypocet prum. drsnost : n^(3/2) Nahradn drsnost vody : 0.000 Alfa metoda : f(h,n) h [m] [m n.m.] Q [m3/s] v [m/s] ------ -------- -------- ------- 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.025 0.002 0.463 0.050 0.050 0.009 0.745 0.075 0.075 0.023 0.973 0.00 0.00 0.042.65 0.25 0.25 0.066.34 0.50 0.50 0.096.497 0.75 0.75 0.32.643 0.200 0.200 0.73.774 0.225 0.225 0.28.899 0.250 0.250 0.268 2.02 0.275 0.275 0.32 2.7 0.300 0.300 0.379 2.26 0.325 0.325 0.439 2.306 0.350 0.350 0.502 2.390 0.375 0.375 0.567 2.467 0.400 0.400 0.634 2.538 0.425 0.425 0.702 2.602 0.450 0.450 0.77 2.66 0.475 0.475 0.839 2.73 0.500 0.500 0.907 2.758 0.525 0.525 0.974 2.798 0.550 0.550.038 2.83 0.575 0.575.00 2.857 0.600 0.600.59 2.878 0.625 0.625.2 2.888 0.650 0.650.260 2.894 0.675 0.675.300 2.887 0.700 0.700.334 2.874 0.725 0.725.355 2.844 0.750 0.750.365 2.80 0.775 0.775.354 2.733 0.800 0.800.293 2.585 Z výše uvedeného výpočtu je patrné, že kapacta navrhovaného zatrubnění je 365 ls -, tedy Q kap ~ Q 2. 20